2011机电一体化中职组技能竞赛国赛试题.doc

|.本次组装与调试的机电一体化设备为分装机。请你仔细阅读分装机和触摸屏的说明，理解应完成的工作任务与要求，在 270 min内按要求完成指定的工作。工作任务与要求 一、按料仓组装图 （附页图号 01）组装分装机的料仓。二、按分装机部件组装图 （附页图号 02）组装分装机，并满足图纸提出的技术要求。三、按分装机气动系统图 （附页图号 03）连接分装机的气路，并满足图纸提出的技术要求。四、根据如表 1 所示的 PLC 输入输出端子（I/O）分配，在赛场提供的图纸（附页图号 04）上画出分装机电气原理图并连接电路。你画的电气原理图和连接的电路应符合下列要求：表 1 PLC 输入输出端子（I/O）分配表输入端子 输出端子三菱PLC西门子PLC松下PLC功能说明 三菱PLC西门子PLC松下PLC功能说明X0 I0.0 X0 启动按钮 SB5 Y0 Q0.0 YA 皮带正转X1 I0.1 X1 停止按钮 SB6 Y1 Q0.1 YB 皮带反转X2 I0.2 X2 急停开关 QS Y2 Q0.2 YC 皮带低速X3 I0.3 X3 质量不合格按钮 SB4 Y3 Q0.3 YD 皮带中速X4 I0.4 X4 功能选择开关 SA1 Y4 Q0.4 Y0 红色警示灯X5 I0.5 X5 调试部件选择 SB1 Y5 Q0.5 Y1 料仓送料电机X6 I0.6 X6 调试部件选择 SB2 Y6 Q0.6 Y2 蜂鸣器X7 I0.7 X7 调试部件选择 SB3 Y7 Q0.7 Y3 HL3（红）X10 I1.0 X8 检测平台光电传感器 Y10 Q1.0 Y4 HL4（黄）X11 I1.1 X9 料仓出口光纤传感器 Y11 Q1.1 Y5 HL5（绿）X12 I1.2 XA 料仓出口漫射型光电传感器 Y12 Q1.2 Y6 HL6（红）X13 I1.3 XB 电感式传感器 Y13 Q1.3 Y7 手爪合拢X14 I1.4 XC B 口光纤传感器 Y14 Q1.4 Y8 手爪张开X15 I1.5 XD B 口气缸伸出到位检测 Y15 Q1.5 Y9 旋转气缸左转X16 I1.6 XE B 口气缸缩回到位检测 Y16 Q1.6 Y10 旋转气缸右转X17 I1.7 XF 旋转气缸左转到位检测 Y17 Q1.7 Y11 悬臂伸出X20 I2.0 X10 旋转气缸右转到位检测 Y20 Q2.0 Y12 悬臂缩回X21 I2.1 X11 悬臂伸出到位检测 Y21 Q2.1 Y13 手臂上升X22 I2.2 X12 悬臂缩回到位检测 Y22 Q2.2 Y14 手臂下降X23 I2.3 X13 手臂上升到位检测 Y23 Q2.3 Y15 B 口气缸伸出X24 I2.4 X14 手臂下降到位检测 Y24 Q2.4 Y16 C 口气缸伸出X25 I2.5 X15 手爪合拢到位检测 Y25 Q2.5 Y17X26 I2.6 X16 C 口气缸伸出到位检测 Y26 Q2.6 Y18X27 I2.7 X17 C 口气缸缩回到位检测 Y27 Q2.7 Y19|图 1 分装机部件示意图料仓漫射型光电传感器电感式传感器光纤传感器机械手警示灯C 返回口B 装袋口A 装袋口触摸屏检测平台三相交流电动机光电传感器 光纤传感器左 右1. 电气原理图按 2011 年 5 月 29 日武汉说明会的要求绘制。2. 凡是你连接的导线，必须套上写有编号的编号管。交流电机金属外壳与变频器的接地极必须可靠接地。3. 工作台上各传感器、电磁阀控制线圈、送料直流电机、警示灯的连接线，必须放入线槽内；为减小对控制信号的干扰，工作台上交流电机的连接线不能放入线槽。五、请你正确理解分装机的调试、分装要求以及指示灯的亮灭方式、异常情况的处理等，编写分装机的 PLC 控制程序和设置变频器的参数。注意：在使用计算机编写程序时，请你随时保存已编好的程序，保存的文件名为工位号+A（如 3 号工位文件名为 “3A”） 。六、请你按触摸屏界面制作和监控要求的说明，制作触摸屏的 4 个界面，设置和记录相关参数，实现触摸屏对分装机的监控。七、请你调整传感器的位置和灵敏度，调整机械部件的位置，完成分装机的整体调试，使分装机能按照要求完成物料的分装。一、分装机说明 分装机各部件和器件名称及位置如图 1 所示：分装机设置了“调试”和“运行”两种功能。用转换开关 SA1 在分装机停|止的状态进行功能变换。当 SA1 在左挡位时（常闭触点闭合，常开触点断开） ，选择的功能为“调试” ；当 SA1 在右挡位时（常闭触点断开，常开触点闭合） ，选择的功能为“运行” 。调试或运行前，分装机的有关部件必须在原位。各有关部件的原位：机械手悬臂和手臂气缸活塞杆缩回，手爪张开，停留在检测平台上方；B 装袋口和C 返回口的气缸活塞杆处于缩回状态，皮带输送机的三相交流电机、送料机构的直流电机停止转动。接通分装机电源后，绿色警示灯闪烁，指示电源正常；运行 PLC，红色警示灯闪烁，指示 PLC 处于运行状态。(一)分装机的调试分装机在按规定需要调试时，必须对分装机的相关部件进行调试。将 SA1 置“调试”挡位， 指示灯 HL3 按 2 次/s 的方式闪亮，指示分装机的功能为“调试” ；同时触摸屏首页界面显示 调试界面 键，隐藏 运行界面 键。用 SB1、SB2 和 SB3 的组合来选择调试部件（分装机在原位时） ，然后按按钮 SB5 或触摸屏分装机调试界面的 调试 键进行调试。由 SB1、SB2 和 SB3 组合状态确定调试的部件后，对应的指示灯显示调试的部件，触摸屏“分装机调试”界面中显示调试部件名称的显示框变为常亮。调试部件选定后 3s 内不再另做选择，显示框由常亮变为闪烁时，方可进行选定部件的调试。SB1、SB2 和SB3 组合状态确定的调试部件以及对应指示灯的状态如表 2 所示。表 2 调试部件对应的按钮和指示灯组状态按钮 指示灯SB1 SB2 SB3 调试部件 HL4 HL5 HL60 0 1 送料机构 灭 灭 亮0 1 0 皮带输送机 灭 亮 灭0 1 1 机械手 灭 亮 亮1 0 0 B 装袋口 亮 灭 灭1 0 1 C 返回口 亮 灭 亮1. 送料机构的调试要求送料机构的直流电机启动后没有卡阻、转速异常或不转等情况。在选定调试部件为送料机构后，触摸屏分装机调试界面显示调试部件名称框“ 送料机构 ”变为闪亮后，按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，送料机构的直流电机转动；再按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，送料机构的直流电机停止。反复按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，送料机构的直流电机按转动、停止交替。按下停止按钮 SB6 或触摸屏分装机调试界面的 停止 键，直流电机停止转动后，停止送料机构的调试，同时触摸屏分装机调试界面显示调试部|件名称框“ 送料机构 ”由闪亮变为常亮。2. 皮带输送机的调试要求皮带输送机在调试的每一个频率段都不能出现不转动、打滑或跳动过大等异常情况。在选定调试部件为皮带输送机后，触摸屏分装机调试界面显示调试部件名称框“ 皮带输送机 ”变为闪亮后，第一次按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，变频器输出 10Hz 的频率驱动 皮带输送机的三相交流电机正向（物料由料仓向检测平台方向运动为正向）转动；第二次按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，变频器输出 35Hz 的频率驱动 皮带输送机的三相交流电机正向转动，第三次按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，变频器输出 45Hz 的频率驱动皮带输送机的三相交流电机正向转动；第四次按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，变频器输出 35Hz 的频率驱动皮带输送机的三相交流电机反向转动；再按启动按钮SB5 或触摸屏上的 调试 键，皮带输送机的三相交流电机按第一次的运行方式运行，如此反复按下按钮 SB5 或 调试 键，皮带输送机的三相交流电机按上述顺序循环运行。按停止按钮 SB6 或触摸屏上的 停止 键，三相交流电机停止运行后，停止对皮带输送机的调试，同时触摸屏分装机调试界面显示调试部件名称框“皮带输送机 ”由闪亮变为常亮。3. 机械手的调试要求各气缸活塞杆动作速度协调，无碰擦现象；每个气缸的磁性开关安装位置合理、信号准确；最后机械手停止在原位。在选定调试部件为机械手调试后，触摸屏分装机调试界面显示调试部件名称框“ 机械手 ”变为闪亮后，第一次按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，手臂下降手爪合拢手臂上升手爪张开后停止；第二次按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，手爪合拢机械手右转悬臂伸出手臂下降手爪张开手臂上升悬臂缩回机械手转回原位后停止。反复按下按钮 SB5 或 调试 键，按上述方式交替进行。按停止按钮 SB6 或触摸屏上的 停止 键，机械手回到原位后停止对机械手的调试，同时触摸屏分装机调试界面显示调试部件名称框“ 机械手 ”由闪亮变为常亮。4. B 装袋口的调试要求气缸活塞杆动作速度协调，无碰擦现象；最后气缸活塞杆处于缩回状态。 在选定调试部件为 B 装袋口后，触摸屏分装机调试界面显示调试部件名称框“ B 装袋口 ”变为闪亮后，按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，B 装袋口|的气缸活塞杆伸出；再按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，B 装袋口的气缸活塞杆缩回。反复按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，气缸活塞杆交替伸出和缩回。按停止按钮 SB6 或触摸屏上的 停止 键，气缸活塞杆回到原位后停止对B 装袋口的调试，同时触摸屏分装机调试界面显示调试部件名称框“ B 装袋口 ”由闪亮变为常亮。5. C 返回口的调试要求气缸活塞杆动作速度协调，无碰擦现象；最后气缸活塞杆处于缩回状态。 在选定调试部件为 C 返回口后，触摸屏分装机调试界面显示调试部件名称框“ C 返回口 ”变为闪亮后，按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，C 返回口的气缸活塞杆伸出；再按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，C 返回口的气缸活塞杆缩回。反复按启动按钮 SB5 或触摸屏上的 调试 键，气缸活塞杆交替伸出和缩回。按停止按钮 SB6 或触摸屏上的 停止 键，气缸活塞杆回到原位后停止对C 返回口的调试，同时触摸屏分装机调试界面显示调试部件名称框“ C 返回口 ”由闪亮变为常亮。（二）分装机的运行分装机是将料仓中的标称质量（此处的质量是指物质的多少）为 50kg（用黑色塑料圆柱形件代替） 、30kg（用金属圆柱形件代替）和 20kg（用白色塑料圆柱形件代替）的物料分送到 A、B 装袋口。两个装袋口的装袋质量均为 100 kg。1. 分装机的正常运行将 SA1 置“运行”挡位， 指示灯 HL3 常亮，指示分装机的功能为“运行”，触摸屏首页界面上显示 运行界面 键，隐藏 调试界面 键。在分装机的“运行”功能下，按下启动按钮 SB5 或触摸屏 “运行监控”界面上的 启动 键，料仓送料机构直流电机转动，将料仓中的物料送上传送带后停止，同时变频器输出 35Hz 的频率驱动皮带输送机三相交流电机正向运行，将物料送到检测平台后停止。物料在检测平台停止 3s，检测物料的质量是否与标称质量相符。在检测过程中按按钮 SB4，表示检测质量与标称质量不相符，然后用手拿走该物料，同时在触摸屏异常记录界面的“质量检测不合格次数”栏中显示累计不合格的次数；若检测质量与标称质量相符，则分送到 A、B 装袋口。分送到 A 装袋口的物料，由机械手直接搬运；分送到 B 装袋口的物料，先由机械手将物料搬运到传送带上，变频器输出 35Hz 的频率驱动皮带输送机的三相交流电机反转，将|物料送到 B 装袋口位置时，皮带输送机停止，由该位置的气缸活塞杆伸出，将物料推入 B 装袋口后气缸活塞杆缩回。当物料满足两个装袋口的分送到条件时，在两个装袋口质量相同的情况下，优先分送 A 装袋口；两个装袋口质量不同时，优先分送质量较大的装袋口。不符合分送到两个装袋口条件的物料，先由机械手将物料搬运到传送带上，变频器输出 35Hz 的频率驱动皮带输送机的三相交流电机反转，将物料送到 C 返回口位置时，皮带输送机停止，由该位置的气缸活塞杆伸出，将物料推入 C 返回口后气缸活塞杆缩回（返回口物料返回料仓的调试不在本次任务范围） 。完成物料处理后，送料机构重新送料。物料到达装袋口后，运行监控界面中的“A 装袋口分装质量 ”和“B 装袋口分装质量”栏应分别显示已经进入该装袋口物料的总质量。当某装袋口的总质量达到 100kg 时，用 10s 完成装袋，装袋时不能向该装袋口送料。完成装袋后，运行监控界面中的“分装机装袋数”栏应显示两个装袋口累计完成的装袋数量，并清除触摸屏运行监控界面上记录的该装袋口分装质量。2.正常停止在分装机上有正在分送物料的情况下，按下停止按钮 SB6 或触摸屏运行监控界面的 停止 键，未完成装袋的装袋口都完成装袋后停止。若在分装机（包括装袋口）上没有需要处理的物料情况下，按下停止按钮 SB6 或触摸屏运行监控界面的 停止 键，分装机应立即停止。3. 异常情况本次任务，只考虑下列异常情况：（1）紧急停止 若在运行过程中遇到需要紧急停止的意外情况，可按急停开关 QS 或触摸屏运行监控界面的 紧急停止 键。按下急停开关 QS 或触摸屏运行监控界面的 紧急停止 键，分装机应保持停止时的状态，蜂鸣器鸣叫，同时触摸屏异常记录界面的“紧急停止次数”栏中显示累计紧急停止的次数。待意外消除，松开急停开关或再按一次触摸屏运行监控界面的 紧急停止 键，蜂鸣器停止鸣叫，按下启动按钮 SB5 或触摸屏运行监控界面的 启动 键，分装机继续运行。（2）PLC 供电异常 PLC 断电或电压过低，为供电异常。PLC 供电异常时，分装机应保持刚出现异常时的状态，此时，红色警示灯熄灭，同时触摸屏异常记录界面的“PLC 供电异常次数”栏中显示累计 PLC 供电异常的次数。待供电正常时，按下启动按钮 SB5 或触摸屏运行监控界面的 启动 键，分装机继|图 2 触摸屏各界面内容及元件摆放位置首页界面内容及元件摆放位置 分装机调试界面内容及元件摆放位置运行监控界面内容及元件摆放位置 异常情况记录界面内容及元件摆放位置续运行。（3）机械手异常 没有抓取检测平台上的物料或在搬运过程中物料从机械手上脱落，为机械手异常。机械手异常时，机械手应停止未完成的动作回到原位，重新抓取或等待下一物料，同时触摸屏异常记录界面的“机械手异常次数”栏中显示累计机械手异常的次数。（4）送料机构异常 送料机构直流电机转动后 5s 还没有物料到达皮带输送机，为送料机构异常。送料机构异常时，同时送料机构直流电机停止转动，触摸屏异常记录界面的“送料机构异常次数”栏中显示累计送料机构异常的次数。待处理异常情况后，按下启动按钮 SB5 或触摸屏运行监控界面的 启动 键，送料机构直流电机转动送料。二、触摸屏说明（一）触摸屏的界面触摸屏有首页、分装机调试、运行监控和异常情况记录等四个界面，各界面制作的内容和元件摆放位置如图 2 所示。（二）各界面的功能说明|1. 首页触摸屏启动后，进入首页界面。此时，若分装机选择的功能为“调试” ，则显示 调试界面 键，隐藏 运行界面 键；若分装机选择的功能为“运行” ，则显示运行界面 键，隐藏 调试界面 键。输入密码后，按 确认 键，输入密码生效。若输入密码再按 确认 键后，弹出“请重新输入密码”的提示框，说明输入的密码不对，需重新输入正确的密码。请将正确的密码设置为“235” 。输入正确密码后，按显示的键，进入对应的界面。2. 调试界面在分装机的功能为“调试”时，按首页界面显示的 调试界面 键，进入分装机调试界面。由按钮模块上 SB1、SB2 和 SB3 的组合状态来确定调试部件后，在该界面调试部件显示栏的部件名称显示框 常亮 3s 后变为闪亮。界面上的 调试 键与按钮模块的 SB5 功能相同，调试选定的部件；界面上的停止 键与按钮模块的 SB6 功能相同，停止对该部件的调试。完成调试后，按 返回首页 键，返回首页界面。3. 运行监控界面在分装机的功能为“运行”时，按首页界面显示的 运行界面 键，进入运行监控界面。界面上的 启动 键与按钮模块的 SB5 功能相同，控制分装机的启动。界面上的 停止 键与按钮模块的 SB6 功能相同，控制分装机的停止。界面上的 紧急停止键与按钮模块的急停开关 QS 的功能相同，控制分装机的紧急停止。“A 装袋口分装质量”栏 kg 记录本次 A 装袋口已经到达的物料的总质量。“B 装袋口分装质量”栏 kg 记录本次 B 装袋口已经到达的物料的总质量。“分装机装袋数”栏记录两个装袋口完成装袋的总装袋数量。该记录由指定人员清除。若需要查看运行过程中出现的异常情况，可按 异常记录界面 键，进入异常|情况记录界面。停止运行后，按 返回首页 键，返回首页界面。4. 异常情况记录界面只有在运行界面下，才能进入异常情况记录界面。该界面记录的数据，由指定人员清除。“送料机构异常次数”栏的 ，累计记录运行中出现送料机构异常的次数。“PLC 供电异常次数 ” 栏的 ，累计记录运行中出现 PLC 供电异常的次数。“质量检测不合格次数” 栏的 ，累计记录运行中出现质量检测不合格的次数。“紧急停止次数” 栏的 ，累计记录运行中紧急停止的次数。“机械手异常次数” 栏的 ，累计记录运行中出现机械手异常的次数。按 运行界面 键，回到运行界面。（三）你需要记录的文字和数据你使用的 PLC 型号是：你使用的触摸屏型号是：1. 在制作首页的， 运行界面 键时，该键的功能是 。按首页界面的 运行界面 键，进入运行监控界面的条件是 、 。2. 在运行监控界面中的“ A 装袋口分装质量” 栏显示该装袋口分装质量的元（构）件 kg，该元（构）件的功能是 ，你选择的数据类型（输出格式）为 ，整数位选择为 位，小数位选择为 位。3. 在触摸屏与 PLC 通讯参数设置时，你设置触摸屏的波特率为 ，数据位为 ，奇偶校验方式为 。